CN210921971U - 一种电芯烘烤设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电芯烘烤设备，属于电池制造设备技术领域，包括机体、设置于机体内的内腔、用于对内腔进行加热的加热机构、用于对内腔抽真空的抽真空机构以及用于向内腔内输送干燥气的干燥气输送机构，内腔内设置有水含量检测机构、温度检测机构、真空度检测机构以及称重平台，水含量检测机构用于测量内腔内气体中的水含量，称重平台被配置为支撑电芯并测量电芯的初始质量。本实用新型通过水含量检测机构实时测量内腔内气体的水含量，通过称重平台测量电芯的初始质量，通过内腔内气体的水含量与电芯的初始质量的比值小于预设值时，确定电芯烘烤到位，不仅提高电芯水含量的一致性，而且能够提高烘烤产能。

Description

一种电芯烘烤设备

技术领域

本实用新型涉及电池制造设备技术领域，尤其涉及一种电芯烘烤设备。

背景技术

锂电池烘烤干燥是目前锂电池制造必不可少的关键工序，其烘烤干燥的程度和一致性，直接影响锂电池的性能品质，但一直以来，锂电池的烘烤都是采用时间控制法，在确定烘箱功能的前提下，通过规定烘箱烘烤时间来完成锂电池的烘烤，这种烘烤模式存在显著的缺陷，主要表现在：不同季节不同批次的锂电池初期水分往往不同，甚至有很大差别，初始水分少的就容易烘干，初始分水多的烘烤时间就会长一些，按同样的烘烤时间要么有的烘烤时间过长，要么有的烘烤不够，在锂电池批量自动化烘烤过程中，不可能每一箱电芯都去抽检，即使抽检了，也不一定能代表这一箱电芯就烘烤到位了。要想确保都能烘烤到位，只能尽量延长电芯的烘烤时间，从而影响烘烤的产能，造成能源极大的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电芯烘烤设备，以解决现有技术中存在的要想确保电芯都烘烤到位，只能尽量延长电芯的烘烤时间，从而影响烘烤的产能，造成能源极大浪费的问题。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种电芯烘烤设备，包括机体、设置于所述机体内的内腔、用于对所述内腔进行加热的加热机构、用于对所述内腔抽真空的抽真空机构以及用于向所述内腔内输送干燥气的干燥气输送机构，所述内腔内设置有用于测量所述内腔内气体中水含量的水含量检测机构、温度检测机构以及真空度检测机构及称重平台，所称重平台被配置为支撑电芯并测量所述电芯的初始质量。

进一步地，所述称重平台为电子秤。

进一步地，所述水含量检测机构为水含量测试仪。

进一步地，所述干燥气输送机构包括干燥气供应结构和输送管，所述输送管一端连接于所述干燥气供应结构，另一端连通于所述内腔，所述输送管上设置有第一控制阀。

进一步地，所述抽真空机构包括真空泵和连接管，所述连接管一端连接于所述真空泵，另一端连通所述内腔，所述连接管上设置有第二控制阀。

进一步地，所述加热机构包括导热板和设置于所述导热板上的加热丝，所述导热板固设于所述内腔内。

进一步地，所述机体上设置有箱门，所述箱门能够封闭或打开所述内腔，所述箱门上设置有把手。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的电芯烘烤设备，通过在内腔内设置水含量检测机构和称重平台，能够实时测量内腔内气体的水含量以及电芯的初始质量，然后通过内腔内气体的水含量与电芯的初始质量的比值来判断电芯是否烘烤到位，并在内腔内气体的水含量与电芯的初始质量的比值小于预设值时，确定烘烤到位，能够根据不同批次的电芯的初始质量来控制烘烤时间，不仅提高内腔内电芯的水含量的一致性，而且能够提高烘烤产能，避免能源的浪费。

附图说明

图1是本实用新型的电芯烘烤设备的示意图。

图中：

1、机体；11、内腔；2、加热机构；3、抽真空机构；4、干燥气输送机构；5、温度检测机构；6、水含量检测机构；7、真空度检测机构；8、称重平台；

10、电芯。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供了一种电芯烘烤设备，该电芯烘烤设备包括机体1，机体1内设置有内腔11，电芯10置于内腔11内进行烘烤。该电芯烘烤设备还包括用于对内腔11进行加热的加热机构2、用于对内腔11抽真空的抽真空机构3以及用于向内腔11内输送干燥气的干燥气输送机构4，上述内腔11内还设置有水含量检测机构6、温度检测机构5、真空度检测机构7及称重平台8，水含量检测机构6用于检测内腔11内气体内的水含量，温度检测机构5用于检测内腔11内的温度。真空度检测机构用于检测内腔11内的真空度。称重平台8用于支撑电芯10并测量电芯10的初始质量。该电芯烘烤设备还包括控制器，控制器为PLC控制器，控制器分别与加热机构2、抽真空机构3、干燥气输送机构4、水含量检测机构6、温度检测机构5及真空度检测机构7电连接。

进一步地，在本实施例中，称重平台8为能够耐高温的电子秤，当然在其他实施例中，称重平台8还可以包括支撑架，支撑架上设置有阶梯槽，阶梯槽的阶梯面上搭设有支撑板，支撑板的四个角和阶梯面之间设置有称重感应器，称重感应器连接于控制器，能够将检测到重量信息发送至控制器，控制器经过计算之后得出电芯10的质量。

进一步地，水含量检测机构6为水含量测试，比如vaisala露点仪。

进一步地，干燥气输送机构4包括干燥气供应结构和输送管，输送管一端连接于干燥气供应结构，另一端连通于内腔11，输送管上设置有第一控制阀，当第一控制阀开启时，干燥气供应结构能够通过输送管向内腔11内输送干燥气。

进一步地，抽真空机构3包括真空泵和连接管，连接管一端连接于真空泵，另一端连通内腔11，连接管上设置有第二控制阀。当第二控制阀开启时，真空泵能够通过连接管对内腔11进行抽真空。

进一步地，加热机构2包括导热板和设置于导向板上的加热丝，导热板固接于内腔11内。控制器通过控制加热丝内电流的通断来对内腔11进行加热或停止加热。

进一步地，机体1上设置有箱门(图中未示出)，箱门能够打开或封闭内腔11，箱门上设置有把手，便于操作人员打开或关闭箱门。

通过采用本实施例提供的电芯烘烤设备能够对电芯10进行烘烤，将电芯10置于内腔11的称重平台8上后，称重平台8将测量的信息发送给控制器，得到电芯10的初始质量。随后关闭箱门，开启第二控制阀，关闭第一控制阀，控制器控制加热机构2及抽真空机构3开始工作，直至内腔11内的温度达到预设温度T，真空度达到预设真空度P。在内腔11的温度达到预设温度T，真空度达到预设真空度P之后，在该环境下对电芯10进行烘烤，并且烘烤第一预设时间，电芯10内部的自由水及结合水逐渐气化，进入到内腔11的气体环境中，在此过程中，内腔11内的水含量逐渐增加，上述预设温度T和预设真空度P均可根据实际需要进行设置。随后关闭第二控制阀，开启第一控制阀，向内腔11内通入干燥气，直至内腔11内的气压达到常压(外界环境中的大气压力)。然后再次对内腔11进行抽真空，直至内腔11的真空度达到预设真空度P，随后持续烘烤第一预设时间，再然后再次向内腔11内充入干燥气，直至内腔11内气压达到常压，重复两个过程，直至内腔11内气体的水含量与电芯10的初始质量的比值小于等于预设值，随后停止加热，并向内腔11内充入干燥气直至内腔11内的气压达到常压。

具体地，内腔11内气体的水含量通过水含量检测机构6和控制器进行实时检测。在对电芯10进行烘烤时，第n次充干燥气后，内腔11内的气体的水含量y＝(An+Bn)/(An+Bn+Z)，其中An为第n次抽真空结束后，内腔11内水分的质量；Bn为第n次充干燥气过程中，电芯10内水分扩散到内腔11中的质量；Z为每次向内腔11内通入的干燥气的质量，Z为定值，能够根据实际需要进行设置。上述An和Bn均与n相关，n值越大，An和Bn均越小。在对电芯10进行烘烤时，电芯10在第n次充干燥气后的水含量Y＝Mn/M，其中Mn为第n次充干燥气后，电芯10内部剩余的水分质量，M为电芯的初始质量。由于每次冲入到内腔11内的干燥气的质量Z远大于An和Bn，因此可推导出y≈(An+Bn)/Z。由于Mn与(An+Bn)正相关，(An+Bn)越大，Mn越大，可以理解的是，(An+Bn)越大则表明在n次充干燥气后，电芯10内剩余的水质量也是相对较大的，因此由Y*M＝Mn∝An+Bn＝y*Z可以推导出Y*M∝y*Z，由于Z为定值，所以最终得到Y∝y/M，也就是说Y与y/M正相关，y/M越大，Y越大；y/M越小，Y越小，因此可以通过判断y/M来对电芯10内的含水量进行判断，当y/M的值小于等于预设值时，则可判定电芯10烘烤到位，此时可停止烘烤。上述预设值可根据实际需要进行设置，并且预设值可通过多次试验来获得。

电芯10内部存在的水分主要分为结合水和非结合水，电芯10在烘烤过程中，电芯10的温度升高，在第一阶段，以非结合水的外扩散为主，电芯10的水含量逐渐降低；在第二阶段，以非结合水的外扩散和结合水的内扩散为主，电芯10的水含量进一步降低；第三阶段，以结合水的外扩散为主，电芯10的水含量进一步降低；在第四阶段，电芯10内水分的扩散速度与电芯10吸附水分的速度相同，电芯10的水含量趋于稳定。而在对电芯10进行烘烤的过程中，在真空烘烤过程中，电芯10内的水分挥发至内腔11中，内腔11内气体的水含量逐渐增加；在充干燥气过程中，干燥气进入到内腔11内部，内腔11内气体总量增加，则内腔11内气体的水含量迅速降低。在下一次的抽真空过程中，内腔11内的气体被抽出，此时电芯10内挥发出的水分从内腔11内排出，在此过程中，由于加热机构2始终处于工作过程中，因此内腔11内气体的水含量也会逐渐升高，直至抽真空过程停止，在随后的真空烘烤过程中，内腔11气体的水含量仍会逐渐升高，直至下一次通入干燥气。综上所述，电芯10内的水含量和内腔11内的水含量是相关的，因此可通过内腔11内气体的水含量来判断电芯10内的水含量。

综上，本实施例提供的电芯烘烤设备，通过在内腔11内设置水含量检测机构6和称重平台8，能够实时测量内腔11内气体的水含量以及电芯10的初始质量，然后通过内腔11内气体的水含量与电芯10的初始质量的比值来判断电芯10是否烘烤到位，并在内腔11内气体的水含量与电芯10的初始质量的比值小于预设值时，确定烘烤到位，能够根据不同批次的电芯10的初始质量来控制烘烤时间，不仅提高内腔11内电芯10的水含量的一致性，而且能够提高烘烤产能，避免能源的浪费。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种电芯烘烤设备，其特征在于，包括机体(1)、设置于所述机体(1)内的内腔(11)、用于对所述内腔(11)进行加热的加热机构(2)、用于对所述内腔(11)抽真空的抽真空机构(3)以及用于向所述内腔(11)内输送干燥气的干燥气输送机构(4)，所述内腔(11)内设置有水含量检测机构(6)、温度检测机构(5)、真空度检测机构(7)以及称重平台(8)，所述水含量检测机构(6)用于测量所述内腔(11)内气体中的水含量，所称重平台(8)被配置为支撑电芯(10)并测量所述电芯(10)的初始质量。

2.根据权利要求1所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述称重平台(8)为电子秤。

3.根据权利要求1所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述水含量检测机构(6)为水含量测试仪。

4.根据权利要求1所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述干燥气输送机构(4)包括干燥气供应结构和输送管，所述输送管一端连接于所述干燥气供应结构，另一端连通于所述内腔(11)，所述输送管上设置有第一控制阀。

5.根据权利要求1所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述抽真空机构(3)包括真空泵和连接管，所述连接管一端连接于所述真空泵，另一端连通所述内腔(11)，所述连接管上设置有第二控制阀。

6.根据权利要求1所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述加热机构(2)包括导热板和设置于所述导热板上的加热丝，所述导热板固设于所述内腔(11)内。

7.根据权利要求1所述的电芯烘烤设备，其特征在于，所述机体(1)上设置有箱门，所述箱门能够封闭或打开所述内腔(11)，所述箱门上设置有把手。

Images